Tenside nicht nur zum Waschen Birgit Schubert Gliederung

„Tenside – nicht nur zum Waschen“ Birgit Schubert

Gliederung 1. Definition 2. Verwendung 3. Struktur und Einteilung 4. Eigenschaften 5. Geschichte 6. Tensidverbrauch 7. Lehrplansituation 8. Didaktische Aspekte

1. Definition Tenside (lat. tensio = Spannung): • Substanzen, die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabzusetzen vermögen • besitzen ein hydrophiles und ein hydrophobes Ende

1. Definition Demonstration 1: Lava-Lampe

2. Verwendung Verschiedene Industriezweige Nahrungsmittel Pflanzenschutz & Schädlingsbekämpfung Baugewerbe Waschen & Reinigen Textilien & Fasern Bergbau, Flotation & Ölförderung Cellulose & Papier Metallverarbeitung Leder & Pelze Kosmetik & Pharmazie Farben, Lacke & Kunststoffe

3. Struktur und Einteilung • Streichholzmodell: hydrophil Nichtionische Tenside Anionische Tenside Kationische Tenside Amphotere Tenside hydrophob

3. Struktur und Einteilung Beispiele aus den verschiedenen Tensidklassen A) Kationische Tenside: Cl- Dimethyldioctadecylammoniumchlorid +

3. Struktur und Einteilung Versuch 1: Nachweis der Anlagerung kationischer Tenside an Textilien

3. Struktur und Einteilung Auswertung 2 + Bromphenolblau

3. Struktur und Einteilung - 2 Na. Br intensiv blau

3. Struktur und Einteilung B) Anionische Tenside: R-CH 2 -OSO 3 Na (R = C 10 -C 14) Fettalkoholsulfate R-CH 2 -COO Na (R = C 10 -C 20) Seife Gallensäureanionen R = CH 2 -COO Glykolcholsäureanion R = CH 2 -SO 3 Taurocholsäureanion

3. Struktur und Einteilung C) Nichtionische Tenside: Alkylpolyglucosid Fettsäuremonoglycerid R = C 15 -17

3. Struktur und Einteilung D) Amphotere Tenside: Dipalmitoyllecithin Alkylbetain R = C 12 -14 H 25 -29

4. Eigenschaften • Herabsetzen der Grenzflächenspannung zweier Phasen • Herabsetzen der Oberflächenspannung • Dispergiermittel • Netzmittel • Schaumbildner

4. Eigenschaften Demonstration 2: Herabsetzen der Oberflächenspannung

4. Eigenschaften Erklärung der Oberflächenaktivität • Oberflächenspannung des Wassers: • Bei Zugabe eines Tensids: H 2 O - Bildung einer monomolekularen Tensidschicht - Herabsetzen der Oberflächenspannung

4. Eigenschaften Demonstration 3: Wirkung als Netzmittel

4. Eigenschaften Erklärung der Wirkung als Netzmittel • hydrophile Gruppen der Faser statistisch häufiger ins Innere der Faser langsame Benetzung • Tensid mit hydrophoben Enden an hydrophobe Faser mit Tensid

4. Eigenschaften Erklärung der Herabsetzung der Grenzflächenspannung (Lava-Lampe) • Trotz des spezifisch geringeren Gewichts des Öls kein Herausfließen • erst bei Herabsetzen der Grenzflächenspannung durch Tensidzugabe H 2 O Öl

4. Eigenschaften Demonstration 4: Dispergierwirkung

4. Eigenschaften Erklärung der Dispergierwirkung Öl Luft Schmutz Emulgator Schaum Suspergiermittel

4. Eigenschaften Versuch 2: Schaumlöschgerät

4. Eigenschaften Auswertung 6 Na. HCO 3(aq) + Al 2(SO 4)3(aq) 3 Na 2 SO 4(aq) + 2 Al(OH)3(aq) + 6 CO 2(g) + Saponin + anionisches Tensid Struktur des Saponins (Digitonin): Xyl-Glc-Gal

4. Eigenschaften Erklärung der Schaumbildung • Einschließen von Luftteilchen durch Tenside • Schaumblasen durch Tensiddoppelschichten vom Wasser getrennt

5. Geschichte • 2500 v. Chr. : Sumerer Herstellung von Seife aus Holzasche und Öl • Ägypter, Gallier, Germanen Herstellung von Seife • 14. Jh. : Deutschland Seifensiederzunft

5. Geschichte • 1791: Leblanc technische Herstellung von Soda (Solvay-Verfahren) Seifenfabrikation • 1823: Chevreul Verseifungsprozess aufgeklärt • 1834: Runge 1. Synthetische Tensid: Türkischrotöl

5. Geschichte Versuch 3: Nachteile von Seife

5. Geschichte Auswertung Reaktion bei Zugabe von Calciumchlorid: Ca 2+(aq) + 2 CH 3 -(CH 2)16 -COO-(aq) Seifenanion Ca 2+(CH 3 -(CH 2)16 -COO-)2(s) Kalkseife Ca 2+(aq) + 2 CH 3 -(CH 2)16 -OSO 3 -(aq) Fettalkoholsulfation Reaktion bei Zugabe von Säure: H 3 O+(aq) + CH 3 -(CH 2)16 -COO-(aq) Seifenanion H 3 O+(aq) + CH 3 -(CH 2)16 -OSO 3 -(aq) Fettalkoholsulfation CH 3 -(CH 2)16 -COOH + H 2 O Fettsäure CH 3 -(CH 2)16 -OSO 3 H + H 2 O Schwefelsäurehalbester

5. Geschichte • 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz 1. synthetische Tensid für Waschmittel • 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside • 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz 1. Feinwaschmittel FAS

5. Geschichte Versuch 4: Synthese eines anionischen Tensids

5. Geschichte Auswertung Übersicht: 1. ) H 3 C-(CH 2)14 -CH 2 -OH(s) + H 2 SO 4(aq) 2. ) H 3 C-(CH 2)14 -CH 2 -OSO 3 H(s) + Na. OH - H 2 O H 3 C-(CH 2)14 -CH 2 -OSO 3 H(s) + H 2 O H 3 C-(CH 2)14 -CH 2 -OSO 3 - Na+ (s)

1. ) Veresterung Schwefelsäurehexadecylester 5. Geschichte

2. ) Säure-Base-Reaktion Natriumhexadecylsulfat ≡ FAS 5. Geschichte

5. Geschichte Versuch 5: Nachweis des anionischen Tensids

5. Geschichte Auswertung Methylenblau

5. Geschichte

5. Geschichte • 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz 1. synthetische Tensid für Waschmittel • 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside • 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz 1. Feinwaschmittel FAS • 1955: Tetrapropylenbenzolsulfonat 65% Gesamtbedarf • 1964: Detergentien-Gesetz 80% biologisch abbaubar

6. Tensidverbrauch in der BRD 1985 33% Nichtionische Tenside Anionische Tenside 59% 1% 7% Kationische Tenside Amphotere Tenside

6. Tensidverbrauch 6. Tensidverbauch in der BRD 1989 44, 2% Anionische Tenside Nichtionische Tenside Kationische Tenside 1, 5% 7, 5% Amphotere Tenside 46, 8%

6. Tensidverbrauch Versuch 6: Nachweis der Komponenten eines APG`s

Auswertung 6. Tensidverbrauch

6. Tensidverbrauch

6. Tensidverbrauch - H+

6. Tensidverbrauch Fehlingsche Probe: +2 +1 +1 +3 rostrot

7. Lehrplansituation • GK/LK 13. 2: Wahlthema Angewandte Chemie Grenzflächenaktive Substanzen: - Waschmittel: Herstellung, Struktur und Eigenschaften von Seifen/synthetischen Tensiden; Erklärung der Waschwirkung; Belastung der Gewässer durch waschaktive Stoffe und ihre Hilfsmittel - Grenzflächenaktive Substanzen in Technik, Kosmetik, Textilindustrie etc.

8. Didaktische Aspekte • Alltagsbezug • Anwendungsbezogen • Fächerübergreifend • Komplexes Denken • Umwelterziehung/-bezug

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !

Ditartratotetraaquadikupfer(II)-Komplex